[发明专利]一种半固态流变成形方法及装置

说明书

本发明公开一种半固态流变成形方法及装置，属于半固态成形技术领域。本发明所述方法为：对合金进行熔炼，将合金熔体温度控制在液相线以上20‑50℃，然后将所得到的合金熔体倒入狭缝式倾斜板内，得到细小的半固态浆料，所得的半固态浆料流入预热的坩埚内，保温3‑5min进一步球化，然后通入惰性气体，将半固态浆料压入铸型中，冷却后得到半固态合金铸件；惰性气体的压力为0.05‑0.1MPa；整个过程都在一个密闭或有惰性气体保护的环境下进行。本发明通过设计合理的半固态制浆和成形装置，解决传统半固态浆料在制备和成形过程中易氧化、温度难以控制等问题，有利于半固态成形技术发展。

技术领域

本发明涉及一种半固态流变成形方法及装置，属于半固态成形技术领域。

背景技术

半固态成形技术，简称SSM，由于成形温度低，变形抗力小、充型平稳、晶粒细小等特点，被誉为21世纪最有前途的金属材料加工技术之一。半固态成形技术包括浆料的制备和后续浆料成形技术。半固态浆料的制备是半固态成形的关键，其制备方法主要主要包括机械搅拌法、电磁搅拌法、等温热处理法、倾斜板冷却法、超声震动法等。根据其工艺的不同，半固态成形可分为触变成形和流变成形；目前，半固态流变成形的研究中，大多采用的由日本UBE公司提出的倾斜板进行改进来制备半固态浆料。但是传统倾斜板制备半固态浆料时合金熔体的氧化现象十分严重，制得的半固态浆料中生成的氧化渣较多，在实际铸造成型过程中产生氧化夹渣等缺陷影响材料的力学性能。为了改善这一现象，许多研究者进行探索，专利号为CN105583396A的中国专利公开了一种加入惰性气体保护的倾斜板装置来防止合金熔体氧化。该方法对半固态浆料制备过程中保护效果好，但其在后续的浆料转移和成形过程中难以得到有效的保护，并且成本较高。现有的半固态流变成形技术，在浆料的制备过程中，易于造成浆料的卷气、氧化、夹渣等缺陷，并且浆料转移温度不易控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前半固态流变成形过程中浆料制备过程中的氧化夹杂，浆料转移过程中温度难以控制等问题。

本发明的目的在于提供一种半固态流变成形方法，将半固态浆料的制备和浆料后续成形一步完成，可有效解决浆料的氧化问题，并且提高生产效率，具体包括以下步骤：对合金进行熔炼，将合金熔体温度控制在液相线以上20-50℃，然后将所得到的合金熔体倒入狭缝式倾斜板内，得到细小的半固态浆料，所得的半固态浆料流入预热的坩埚内，保温3-15min进一步球化，然后通入惰性气体，将半固态浆料压入铸型中，冷却后得到半固态合金铸件；惰性气体的压力为0.05-0.1MPa；整个过程都在一个密闭或有惰性气体保护的环境下进行；所述狭缝式倾斜板的中间设有狭缝通道，狭缝通道的方向沿倾斜式斜板的方向，通道的侧壁上设有冷却系统。

本发明的另一目的在于提供所述半固态流变成形方法所用装置，包括中转炉1、狭缝式倾斜板2、进料阀3、加热套4、导液管5、坩埚7、电阻炉8、铸型9、密封盖10、进气管11，狭缝式倾斜板2通过支架固定在电阻炉8上方，电阻炉8的内部设有坩埚7，密封盖10固定在电阻炉8的上端，狭缝式倾斜板2下端穿过密封盖10和电阻炉8内的坩埚7连通，连接处设有进料阀3；导液管下端位于坩埚7内，上端穿过密封盖10和铸型9相通，铸型9固定在密封盖10上；进气管11位于密封盖10的侧面与电阻炉8连通。

本发明所述半固态浆料保温温度为液相线以下5-60℃。

本发明所述半固态流变成形装置，还包括气压控制装置12，气压控制装置12与进气管11连接。

本发明所述狭缝式倾斜板2和导液管5内壁喷有石墨或滑石粉涂料。

本发明所述狭缝式倾斜板2的材料为铜合金，其狭缝通道长度为200-600mm，通道的宽度为80-100mm，高度为5mm，倾斜角度为30-60°。

本发明所述方法可适用于铜、镁等易氧化的合金的半固态成形。